15.1 理解输入和输出
15.1.1 标准文件描述符
这三个特殊文件描述符会处理脚本的输入和输出。shell用它们将shell默认的输入和输出导向到相应的位置。
1. STDIN
STDIN文件描述符代表shell的标准输入。对终端界面来说，标准输入是键盘。shell从STDIN文件描述符对应的键盘获得输入，在用户输入时处理每个字符。
在使用输入重定向符号（<）时，Linux会用重定向指定的文件来替换标准输入文件描述符。它会读取文件并提取数据，就如同它是键盘上键入的。
许多bash命令能接受STDIN的输入，尤其是没有在命令行上指定文件的话。下面是个用cat命令处理STDIN输入的数据的例子。
当在命令行上只输入cat命令时，它会从STDIN接受输入。输入一行，cat命令就会显示出一行。
但你也可以通过STDIN重定向符号强制cat命令接受来自另一个非STDIN文件的输入。
2. STDOUT
STDOUT文件描述符代表shell的标准输出。在终端界面上，标准输出就是终端显示器。shell的所有输出（包括shell中运行的程序和脚本）会被定向到标准输出中，也就是显示器。
默认情况下，大多数bash命令会将输出导向STDOUT文件描述符。如第11章中所述，你可以用输出重定向来改变。
通过输出重定向符号(>)，通常会显示到显示器的所有输出会被shell重定向到指定的重定向文件。
你也可以将数据追加到某个文件。这可以用>>符号来完成。
但是，如果你对脚本使用了标准输出重定向，你会遇到一个问题。下面的例子说明了可能会出现什么情况。
当命令生成错误消息时，shell并未将错误消息重定向到输出重定向文件。shell创建了输出重定向文件，但错误消息却显示在了显示器屏幕上。注意，在显示test3文件的内容时并没有任何错误。test3文件创建成功了，只是里面是空的。
shell对于错误消息的处理是跟普通输出分开的。如果你创建了在后台模式下运行的shell脚本，通常你必须依赖发送到日志文件的输出消息。用这种方法的话，如果出现了错误信息，这些信息是不会出现在日志文件中的。需要换种方法来处理。
3. STDERR
shell通过特殊的STDERR文件描述符来处理错误消息。STDERR文件描述符代表shell的标准错误输出。shell或shell中运行的程序和脚本出错时生成的错误消息都会发送到这个位置。
默认情况下，STDERR文件描述符会和STDOUT文件描述符指向同样的地方（尽管分配给它们的文件描述符值不同）。也就是说，默认情况下，错误消息也会输出到显示器输出中。
但从上面的例子可以看出，STDERR并不会随着STDOUT的重定向而发生改变。使用脚本时，你常常会想改变这种行为，尤其是当你希望将错误消息保存到日志文件中的时候。
15.1.2 重定向错误
你已经知道如何用重定向符号来重定向STDOUT数据。重定向STDERR数据也没太大差别，只要在使用重定向符号时定义STDERR文件描述符就可以了。有几种办法实现方法。
1. 只重定向错误
STDERR文件描述符被设成2。可以选择只重定向错误消息，将该文件描述符值放在重定向符号前。该值必须紧紧地放在重定向符号前，否则不会工作。
现在运行该命令，错误消息不会出现在屏幕上了。该命令生成的任何错误消息都会保存在输出文件中。用这种方法，shell会只重定向错误消息，而非普通数据。这里是另一个将STDOUT和STDERR消息混杂在同一输出中的例子。
ls命令的正常STDOUT输出仍然会发送到默认的STDOUT文件描述符，也就是显示器。由于该命令将文件描述符2的输出（STDERR）重定向到了一个输出文件，shell会将生成的所有错误消息直接发送到指定的重定向文件中。
2. 重定向错误和数据
如果想重定向错误和正常输出，必须用两个重定向符号。需要在符号前面放上待重定向数据所对应的文件描述符，然后指向用于保存数据的输出文件。
shell利用1>符号将ls命令的正常输出重定向到了test7文件，而这些输出本该是进入STDOUT的。所有本该输出到STDERR的错误消息通过2>符号被重定向到了test6文件。
可以用这种方法将脚本的正常输出和脚本生成的错误消息分离开来。这样就可以轻松地识别出错误信息，再不用在成千上万行正常输出数据中翻腾了。
另外，如果愿意，也可以将STDERR和STDOUT的输出重定向到同一个输出文件。为此bash shell提供了特殊的重定向符号&>。
当使用&>符时，命令生成的所有输出都会发送到同一位置，包括数据和错误。你会注意到其中一条错误消息出现的位置和预想中的不一样。badtest文件（列出的最后一个文件）的这条错误消息出现在输出文件中的第二行。为了避免错误信息散落在输出文件中，相较于标准输出，bashshell自动赋予了错误消息更高的优先级。这样你能够集中浏览错误信息了。
15.2 在脚本中重定向输出
可以在脚本中用STDOUT和STDERR文件描述符以在多个位置生成输出，只要简单地重定向相应的文件描述符就行了。有两种方法来在脚本中重定向输出：
- 临时重定向行输出
- 永久重定向脚本中的所有命令
15.2.1 临时重定向
如果有意在脚本中生成错误消息，可以将单独的一行输出重定向到STDERR。你所需要做的是使用输出重定向符来将输出信息重定向到STDERR文件描述符。在重定向到文件描述符时，你必须在文件描述符数字之前加一个&：
这行会在脚本的STDERR文件描述符所指向的位置显示文本，而不是通常的STDOUT。下面这个例子就利用了这项功能。
如果像平常一样运行这个脚本，你可能看不出什么区别。
通过STDOUT显示的文本显示在了屏幕上，而发送给STDERR的echo语句的文本则被重定向到了输出文件。
这个方法非常适合在脚本中生成错误消息。如果有人用了你的脚本，他们可以像上面的例子中那样轻松地通过STDERR文件描述符重定向错误消息。
15.2.2 永久重定向
如果脚本中有大量数据需要重定向，那重定向每个echo语句就会很烦琐。取而代之，你可以用exec命令告诉shell在脚本执行期间重定向某个特定文件描述符。
exec命令会启动一个新shell并将STDOUT文件描述符重定向到文件。脚本中发给STDOUT的所有输出会被重定向到文件。
可以在脚本执行过程中重定向STDOUT。
这个脚本用exec命令来将发给STDERR的输出重定向到文件testerror。接下来，脚本用echo语句向STDOUT显示了几行文本。随后再次使用exec命令来将STDOUT重定向到testout文件。注意，尽管STDOUT被重定向了，但你仍然可以将echo语句的输出发给STDERR，在本例中还是重定向到testerror文件。
当你只想将脚本的部分输出重定向到其他位置时（如错误日志），这个特性用起来非常方便。不过这样做的话，会碰到一个问题。
一旦重定向了STDOUT或STDERR，就很难再将它们重定向回原来的位置。如果你需要在重定向中来回切换的话，有个办法可以用。15.4节将会讨论该方法以及如何在脚本中使用。
15.3 在脚本中重定向输入
你可以使用与脚本中重定向STDOUT和STDERR相同的方法来将STDIN从键盘重定向到其他位置。exec命令允许你将STDIN重定向到Linux系统上的文件中：
exec 0< testfile这个命令会告诉shell它应该从文件testfile中获得输入，而不是STDIN。这个重定向只要在脚本需要输入时就会作用。下面是该用法的实例。
将STDIN重定向到文件后，当read命令试图从STDIN读入数据时，它会到文件去取数据，而不是键盘。
15.4 创建自己的重定向
在shell中最多可以有9个打开的文件描述符。其他6个从3~8的文件描述符均可用作输入或输出重定向。你可以将这些文件描述符中的任意一个分配给文件，然后在脚本中使用它们。本节将介绍如何在脚本中使用其他文件描述符。
15.4.1 创建输出文件描述符
可以用exec命令来给输出分配文件描述符。和标准的文件描述符一样，一旦将另一个文件描述符分配给一个文件，这个重定向就会一直有效，直到你重新分配。这里有个在脚本中使用其他文件描述符的简单例子。
这个脚本用exec命令将文件描述符3重定向到另一个文件。当脚本执行echo语句时，输出内容会像预想中那样显示在STDOUT上。但你重定向到文件描述符3的那行echo语句的输出却进入了另一个文件。这样你就可以在显示器上保持正常的输出，而将特定信息重定向到文件中（比如日志文件）。
也可以不用创建新文件，而是使用exec命令来将输出追加到现有文件中。
exec 3>>test13out现在输出会被追加到test13out文件，而不是创建一个新文件。
15.4.2 重定向文件描述符
现在介绍怎么恢复已重定向的文件描述符。你可以分配另外一个文件描述符给标准文件描述符，反之亦然。这意味着你可以将STDOUT的原来位置重定向到另一个文件描述符，然后再利用该文件描述符重定向回STDOUT。听起来可能有点复杂，但实际上相当直接。这个简单的例子能帮你理清楚。
15.4.3 创建输入文件描述符
可以用和重定向输出文件描述符同样的办法重定向输入文件描述符。在重定向到文件之前，先将STDIN文件描述符保存到另外一个文件描述符，然后在读取完文件之后再将STDIN恢复到它原来的位置。
在这个例子中，文件描述符6用来保存STDIN的位置。然后脚本将STDIN重定向到一个文件。read命令的所有输入都来自重定向后的STDIN（也就是输入文件）。
在读取了所有行之后，脚本会将STDIN重定向到文件描述符6，从而将STDIN恢复到原先的位置。该脚本用了另外一个read命令来测试STDIN是否恢复正常了。这次它会等待键盘的输入。
15.4.4 创建读写文件描述符
尽管看起来可能会很奇怪，但是你也可以打开单个文件描述符来作为输入和输出。可以用同一个文件描述符对同一个文件进行读写。
不过用这种方法时，你要特别小心。由于你是对同一个文件进行数据读写，shell会维护一个内部指针，指明在文件中的当前位置。任何读或写都会从文件指针上次的位置开始。如果不够小心，它会产生一些令人瞠目的结果。看看下面这个例子。
这个例子用了exec命令将文件描述符3分配给文件testfile以进行文件读写。接下来，它通过分配好的文件描述符，使用read命令读取文件中的第一行，然后将这一行显示在STDOUT上。最后，它用echo语句将一行数据写入由同一个文件描述符打开的文件中。
在运行脚本时，一开始还算正常。输出内容表明脚本读取了testfile文件中的第一行。但如果你在脚本运行完毕后，查看testfile文件内容的话，你会发现写入文件中的数据覆盖了已有的数据。
当脚本向文件中写入数据时，它会从文件指针所处的位置开始。read命令读取了第一行数据，所以它使得文件指针指向了第二行数据的第一个字符。在echo语句将数据输出到文件时，它会将数据放在文件指针的当前位置，覆盖了该位置的已有数据。
15.4.5 关闭文件描述符
如果你创建了新的输入或输出文件描述符，shell会在脚本退出时自动关闭它们。然而在有些
情况下，你需要在脚本结束前手动关闭文件描述符。
要关闭文件描述符，将它重定向到特殊符号&-。脚本中看起来如下：
exec 3>&-该语句会关闭文件描述符3，不再在脚本中使用它。这里有个例子来说明当你尝试使用已关闭的文件描述符时会怎样。
一旦关闭了文件描述符，就不能在脚本中向它写入任何数据，否则shell会生成错误消息。
在关闭文件描述符时还要注意另一件事。如果随后你在脚本中打开了同一个输出文件，shell会用一个新文件来替换已有文件。这意味着如果你输出数据，它就会覆盖已有文件。考虑下面这个问题的例子。
在向test17file文件发送一个数据字符串并关闭该文件描述符之后，脚本用了cat命令来显示文件的内容。到目前为止，一切都还好。下一步，脚本重新打开了该输出文件并向它发送了另一个数据字符串。当显示该输出文件的内容时，你所能看到的只有第二个数据字符串。shell覆盖了原来的输出文件。
15.5 列出打开的文件描述符
你能用的文件描述符只有9个，你可能会觉得这没什么复杂的。但有时要记住哪个文件描述符被重定向到了哪里很难。为了帮助你理清条理，bash shell提供了lsof命令。
lsof命令会列出整个Linux系统打开的所有文件描述符。这是个有争议的功能，因为它会向非系统管理员用户提供Linux系统的信息。鉴于此，许多Linux系统隐藏了该命令，这样用户就不会一不小心就发现了。
在很多Linux系统中（如Fedora），lsof命令位于/usr/sbin目录。要想以普通用户账户来运行它，必须通过全路径名来引用：
/usr/sbin/lsof该命令会产生大量的输出。它会显示当前Linux系统上打开的每个文件的有关信息。这包括后台运行的所有进程以及登录到系统的任何用户。
有大量的命令行选项和参数可以用来帮助过滤lsof的输出。最常用的有-p和-d，前者允许指定进程ID（PID），后者允许指定要显示的文件描述符编号。
要想知道进程的当前PID，可以用特殊环境变量$（shell会将它设为当前PID）。-a选项用来对其他两个选项的结果执行布尔AND运算，这会产生如下输出。
上例显示了当前进程（bash shell）的默认文件描述符（0、1和2）。lsof的默认输出中有7列信息
与STDIN、STDOUT和STDERR关联的文件类型是字符型。因为STDIN、STDOUT和STDERR文件描述符都指向终端，所以输出文件的名称就是终端的设备名。所有3种标准文件都支持读和写（尽管向STDIN写数据以及从STDOUT读数据看起来有点奇怪）。
现在看一下在打开了多个替代性文件描述符的脚本中使用lsof命令的结果。
该脚本创建了3个替代性文件描述符，两个作为输出（3和6），一个作为输入（7）。在脚本运行lsof命令时，可以在输出中看到新的文件描述符。我们去掉了输出中的第一部分，这样你就能看到文件名的结果了。文件名显示了文件描述符所使用的文件的完整路径名。它将每个文件都显示成REG类型的，这说明它们是文件系统中的常规文件。
15.6 阻止命令输出
有时候，你可能不想显示脚本的输出。可以将STDERR重定向到一个叫作null文件的特殊文件。null文件跟它的名字很像，文件里什么都没有。shell输出到null文件的任何数据都不会保存，全部都被丢掉了。
在Linux系统上null文件的标准位置是/dev/null。你重定向到该位置的任何数据都会被丢掉，不会显示。
也可以在输入重定向中将/dev/null作为输入文件。由于/dev/null文件不含有任何内容，程序员通常用它来快速清除现有文件中的数据，而不用先删除文件再重新创建。
文件testfile仍然存在系统上，但现在它是空文件。这是清除日志文件的一个常用方法，因为日志文件必须时刻准备等待应用程序操作。
15.7 创建临时文件
Linux系统有特殊的目录，专供临时文件使用。Linux使用/tmp目录来存放不需要永久保留的文件。大多数Linux发行版配置了系统在启动时自动删除/tmp目录的所有文件。
系统上的任何用户账户都有权限在读写/tmp目录中的文件。这个特性为你提供了一种创建临时文件的简单方法，而且还不用操心清理工作。
有个特殊命令可以用来创建临时文件。mktemp命令可以在/tmp目录中创建一个唯一的临时
文件。shell会创建这个文件，但不用默认的umask值。它会将文件的读和写权限分配文件的属主，并将你设成文件的属主。一旦创建了文件，你就在脚本中有了完整的读写权限，但其他人没法访问它（当然，root用户除外）。
15.7.1 创建本地临时文件
默认情况下，mktemp会在本地目录中创建一个文件。要用mktemp命令在本地目录中创建一个临时文件，你只要指定一个文件名模板就行了。模板可以包含任意文本文件名，在文件名末尾加上6个X就行了。
mktemp命令会用6个字符码替换这6个X，从而保证文件名在目录中是唯一的。你可以创建多个临时文件，它可以保证每个文件都是唯一的。
如你所看到的，mktemp命令的输出正是它所创建的文件的名字。在脚本中使用mktemp命令时，可能要将文件名保存到变量中，这样就能在后面的脚本中引用了。
这个脚本用mktemp命令来创建临时文件并将文件名赋给$tempfile变量。接着将这个临时文件作为文件描述符3的输出重定向文件。在将临时文件名显示在STDOUT之后，向临时文件中写入了几行文本，然后关闭了文件描述符。最后，显示出临时文件的内容，并用rm命令将其删除。
15.7.2 在/tmp 目录创建临时文件
-t选项会强制mktemp命令来在系统的临时目录来创建该文件。在用这个特性时，mktemp命令会返回用来创建临时文件的全路径，而不是只有文件名。
由于mktemp命令返回了全路径名，你可以在Linux系统上的任何目录下引用该临时文件，不管临时目录在哪里。
在mktemp创建临时文件时，它会将全路径名返回给变量。这样你就能在任何命令中使用该值来引用临时文件了。
15.7.3 创建临时目录
-d选项告诉mktemp命令来创建一个临时目录而不是临时文件。这样你就能用该目录进行任何需要的操作了，比如创建其他的临时文件。
这段脚本在当前目录创建了一个目录，然后它用cd命令进入该目录，并创建了两个临时文件。之后这两个临时文件被分配给文件描述符，用来存储脚本的输出。
15.8 记录消息
将输出同时发送到显示器和日志文件，这种做法有时候能够派上用场。你不用将输出重定向两次，只要用特殊的tee命令就行。
tee命令相当于管道的一个T型接头。它将从STDIN过来的数据同时发往两处。一处是STDOUT，另一处是tee命令行所指定的文件名：
tee filename由于tee会重定向来自STDIN的数据，你可以用它配合管道命令来重定向命令输出。
输出出现在了STDOUT中，同时也写入了指定的文件中。注意，默认情况下，tee命令会在每次使用时覆盖输出文件内容。
如果你想将数据追加到文件中，必须用-a选项。
利用这个方法，既能将数据保存在文件中，也能将数据显示在屏幕上。
15.9 实例
文件重定向常见于脚本需要读入文件和输出文件时。这个样例脚本两件事都做了。它读取.csv格式的数据文件，输出SQL INSERT语句来将数据插入数据库。
shell脚本使用命令行参数指定待读取的.csv文件。.csv格式用于从电子表格中导出数据，所以你可以把数据库数据放入电子表格中，把电子表格保存成.csv格式，读取文件，然后创建INSERT语句将数据插入MySQL数据库。
脚本内容如下。
脚本中出现了三处重定向操作。while循环使用read语句从数据文件中读取文本。注意在done语句中出现的重定向符号：
当运行程序test23时，$1代表第一个命令行参数。它指明了待读取数据的文件。read语句会使用IFS字符解析读入的文本，我们在这里将IFS指定为逗号。
脚本中另外两处重定向操作出现在同一条语句中：
这条语句中包含一个输出追加重定向（双大于号）和一个输入追加重定向（双小于号）。输出重定向将cat命令的输出追加到由$outfile变量指定的文件中。cat命令的输入不再取自标准输入，而是被重定向到脚本中存储的数据。EOF符号标记了追加到文件中的数据的起止。
上面的文本生成了一个标准的SQL INSERT语句。注意，其中的数据会由变量来替换，变量中内容则是由read语句存入的。
所以基本上while循环一次读取一行数据，将这些值放入INSERT语句模板中，然后将结果输出到输出文件中。
在这个例子中，使用以下输入数据文件。
运行脚本时，显示器上不会出现任何输出：
但是在members.sql输出文件中，你会看到如下输出内容。
